西藏自治区森林枯落物碳储量估算

张万林，张 蓓，杨传金，梅 浩，戴前石

(国家林业局中南林业调查规划设计院，长沙 410014)

西藏自治区森林枯落物碳储量估算

张万林，张 蓓，杨传金，梅 浩，戴前石

(国家林业局中南林业调查规划设计院，长沙 410014)

利用典型样地采样，建立了枯落物碳密度与厚度关系方程，并结合森林资源连续清查的样地坡度与枯落物厚度因子，估算出西藏自治区森林枯落物碳储量。结果表明，西藏自治区丰富的森林植被生产了巨大的枯落物层碳库，有机碳分解和碳库消耗缓慢。研究该部分碳库状况，为估算和评价陆地生态系统碳储量并据此制定相应的对策提供了基础数据。

森林；枯落物；碳库

前言

森林生态系统中，枯落物层在涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、森林防护和生物多样性保护等方面发挥了重要的生态作用[1]，是森林生态功能评价的重要因子[2]。枯落物的生产和分解是碳循环过程中的重要环节[3]，也是介于植被地上部分碳库与土壤碳库的中间环节，其存在对于延缓有机碳的分解和二氧化碳的升高及应对气候变化具有特殊的意义。目前对森林生态系统碳储量的研究多集中在乔木林植被方面[4-11]，对森林枯落物层的研究则多集中在养分和物质循环等生物化学过程[12-13]及持水性能方面[14-16]，或者样地尺度上的枯落物年产量及其影响因素分析[3,17]，而几乎没有区域尺度的枯落物碳储量及碳库变化趋势的研究。由于枯落物的消长是一个动态变化的过程，是森林植被生产与微生物分解综合作用的结果，仅仅通过研究枯落物碳库的年生产量无法全面反映碳库变化情况。本文旨在通过探讨某一时间点森林枯落物碳储量的大小，从而为计算一定的时间段内碳汇量提供方法与数据支撑。

西藏自治区总体海拔较高，气温偏低，加之高大乔木植被的遮荫，使得林下积累了较厚的枯落物层，从而贮存了森林植被光合作用所固定的部分有机碳。通过建立乔木林主要树种(组)枯落物碳密度—枯落物厚度之间的关系方程，结合森林资源连续清查样地数据库中记载的枯落物厚度因子，估算了西藏自治区森林生态系统枯落物碳储量大小。西藏自治区在1977年和1991年分别开展过较大规模的森林资源清查，在2001年、2006年和2011年开展了覆盖全区的森林资源清查。最近的三次森林资源清查可进行同口径的比较，因此通过汇总样地尺度上的枯落物碳储量可估算全区的森林枯落物碳储量，进而可计算5年或10年间的枯落物碳汇，从而了解枯落物碳汇功能大小及在增汇减排应对气候变化方面的贡献。

1 建模单元

根据第八次全国森林资源清查西藏自治区森林资源清查成果[18]，按照乔木林优势树种面积和蓄积比例确立建模树种(组)。按面积比例计算，冷杉、云杉、云南松、高山松和阔叶混5个树种合计所占面积比例为76.11%，分别所占比例为9.35%，20.70%，6.84%，10.31%和28.91%；按蓄积比例计算，冷杉、云杉、云南松、高山松和阔叶混5个树种合计所占蓄积比例为87.75%，分别所占比例为19.41%，21.45%，7.87%，11.01%和28.01%。以上5个树种(组)各作为一个建模单元；其它针叶林、针叶混交林统一作为一个建模单元；针阔混交林统一作为一建模单元，确定7个建模单元。

2 样品采集与建模

分析建模树种(组)的分布情况，云杉主要分布在左贡县、察隅县、昌都县、江达县、洛隆县、芒康县、边坝县、类乌齐县、贡觉县、八宿县、察雅县；冷杉在林芝县、波密县、米林县、工布江达县、察隅县、墨脱县分布广泛；云南松绝大部分分布在察隅县；高山松在察隅县、墨脱县、林芝县、波密县和米林县分布广泛；阔叶林在芒康县、察隅县、工布江达县、波密县、左贡县、米林县、墨脱县和朗县分布广泛。各树种(组)的建模样品采集数量为30～35个，采集地点设置在相应树种分布广泛的地区，按照龄组和枯落物厚度分布确定采样县及样品采集数量，并兼顾分散性、代表性与可及度。

枯落物样品采集采用收获法。在典型林分下设置一个 1 m×1 m(沿坡方向，非水平)的样方。量取枯落物厚度(垂直于坡面)，收集样方内的枯落物称湿重。均匀混合并取1kg左右样品，称湿重，回实验室烘干称干重，计算样品含水率，并测定含碳率。根据样方内枯落物总湿重和样品含水率、含碳率，计算单位面积(沿坡方向)枯落物干重及碳储量。使用SPSS13.0统计软件，对不同树种采集样品碳密度与枯落物厚度建立模型，结果见表1。结果表明，所有建模单元碳密度与枯落物厚度之间均具有极显著的相关关系，拟合效果较好。

表1 不同树种(组)林分枯落物建模方程

西藏自治区有林地和疏林地枯落物碳储量计算公式为：

式中，i为样地号，yi为使用模型计算的样地单位面积碳储量(坡面方向)，yi/cosθi为样地单位面积碳储量(水平方向)即碳密度，θi为样地坡度。

3 枯落物碳储量

根据森林资源连续清查所记载的样地优势树种、枯落物厚度及样地坡度三个因子，计算每个样地的枯落物碳密度。利用样地枯落物碳密度计算的各树种(组)平均碳密度见表2。样地碳密度与每个样地代表面积的乘积累计即为森林枯落物碳储量，经计算其值为2.04亿t。

表2 不同树种(组)平均碳密度 t/hm2

就不同树种而言，碳密度大小随单位面积蓄积增加而增加；就不同植被类型碳密度而言，针叶林高于阔叶林。一方面由于单位面积蓄积针叶林高于阔叶林，更多的活立木等地上植被产生了更多的枯落物；另一方面由于针叶林海拔分布更高，气候寒冷影响了枯落物分解。经计算，西藏自治区枯落物平均碳密度为 23.3t/hm2，约为植被碳密度的 22.6%。周玉荣等[19]利用1989—1993年的森林资源清查资料估算的全国枯落物碳密度约为植被碳密度的14.4%，其中落叶松林、云冷杉林枯落物碳密度分别约为植被碳密度的33.4%和25.3%，而热带林枯落物碳密度仅为植被碳密度的2.7%。就枯落物碳密度与植被碳密度的比值而言，西藏自治区云冷杉林与全国平均水平相当，落叶松低于全国平均水平；而就碳密度而言，占主要比例的云冷杉林远高于全国平均水平，从而蕴藏了巨大的碳库。我国森林枯落物层碳密度一般规律是针叶林高于阔叶林，随着纬度升高而增加，按暖性针叶林、温性针叶林、寒温性针叶林的顺序递增。枯落物层碳密度大小很大程度上取决于水热因子、地域特点等，一般纬度越高、海拔越高，分解条件越差，凋落物积累越多。西藏高原森林单位面积蓄积高于其它地区，加之海拔高、降雨少且温度低，累积了大量的未分解枯落物，有效地固定了化石燃料燃烧等工业化活动产生的二氧化碳。

4 结语

森林枯落物不仅在水源涵养、水土保持、植被养分供应等方面扮演了极其重要的角色，而且作为森林生态系统碳库的组成部分，对于延缓碳分解和二氧化碳释放、增加森林碳汇方面也起着非常重要的作用。本研究中样品采集、建模方法及利用建立的模型和森林资源连续清查数据相结合估算碳储量的方法可为区域性森林枯落物碳储量估算提供参考。

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ForestLitterFallCarbonStorageEstimationofTibet

ZHANG Wanlin, ZHANG Bei, YANG Chuanjin, MEI Hao, DAI Qianshi

(Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration, Changsha 410014,Hunan, China)

Based on typical plots sampled data, we discovered that carbon density was positively related to thickness of liter fall, and combined with plots slope and litter fall thickness factors of continuous forest inventory to estimate forest litter fall carbon storage of Tibet. The results showed that lush forest vegetation produced a huge litter fall carbon pool in Tibet,and organic carbon decomposition and carbon pools consumption slowly. Litter fall carbon pool status research provided the basic data for estimating and evaluating carbon storage in terrestrial ecosystems, and developing appropriate countermeasures accordingly.

forest；litter fall；carbon pool

2013-08-17

2013-09-28

张万林(1963-)，男，湖北松滋人，高级工程师，从事森林资源监测、林业碳汇计量监测及林业调查规划设计等工作。

S718.55

B

1003-6075(2013)04-0012-04